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【内容】
本书共分为四大部分：第1 章主要介绍高混凝土坝抗震的背景与意义、典型震害，以及国内外研究现状；第2～5 章分别介绍了高混凝土坝抗震分析模型中涉及的动力学方程时域数值计算方法、黏弹性人工边界及其地震动输入、基于拉格朗日乘子的动接触模型、混凝土与基岩材料非线性模型等；第6 章介绍了高坝抗震高性能并行计算方法和软件研发以及“天河一号”超级计算机及其运行环境；第7 章介绍了具有代表性的高重力坝和高拱坝抗震分析及安全评价实例。
本书可供从事混凝土坝抗震设计与研究的相关科技工作者和研究生阅读。
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【目录】
序
前言
1 概述 · 1
1.1 背景与意义 1
1.2 典型重力坝和拱坝震害 1
1.3 国内外研究现状及发展动态 4
2 动力学方程时域数值计算方法 · 8
2.1 引言 8
2.2 隐式方法 8
2.3 显式方法 9
2.3.1 中心差分法 9
2.3.2 中心差分与单边差分相结合 9
2.3.3 中心差分与纽马克常平均加速度结合 · 10
2.4 两种方法对比 10
3 黏弹性人工边界及其地震动输入 11
3.1 引言 11
3.2 黏弹性人工边界 12
3.3 地震动输入 13
3.3.1 均匀介质地震动输入 · 13
3.3.2 成层状介质地震动输入 · 14
3.4 人工边界节点荷载计算方法 15
3.4.1 均匀介质边界节点荷载 · 16
3.4.2 成层状介质边界节点荷载 · 19
3.5 算例验证 21
3.5.1 黏弹性边界吸能效果验证 · 21
3.5.2 地震动输入验证 · 22
3.6 地基模量对高拱坝地基地震能量逸散影响研究 24
3.6.1 有限元模型 · 24
3.6.2 计算方案 · 26
3.6.3 计算结果分析 · 26
4 基于拉格朗日乘子的动接触模型 29
4.1 引言 · 29
4.2 接触面约束条件 · 29
4.3 接触模型 · 30
4.4 工程中复杂接触面的模拟 · 33
4.4.1 考虑横缝键槽理想作用的模拟 · 33
4.4.2 考虑分缝自重的横缝模拟 · 33
4.4.3 考虑接触面上初始黏聚力的模拟 · 34
4.4.4 考虑接触面上初始强度的模拟 · 35
4.5 自重施加方式对高拱坝地震反应的影响 36
4.5.1 有限元模型 · 36
4.5.2 计算方案 · 38
4.5.3 计算结果及其分析 · 38
4.6 横缝切向错动对高拱坝地震反应的影响 42
4.6.1 计算方案 · 42
4.6.2 计算结果及其分析 · 42
5 混凝土与基岩材料非线性模型 47
5.1 引言 · 47
5.2 应力分析中几个常用定义 · 47
5.2.1 应力分量及其不变量 · 47
5.2.2 偏应力分量及其不变量 · 48
5.3 弹塑性力学模型 · 48
5.3.1 弹塑性力学模型概述 · 48
5.3.2 两种典型屈服模型 · 50
5.3.3 本构积分数值算法 · 52
5.4 损伤力学模型 · 55
5.4.1 损伤力学概述 · 55
5.4.2 弹性损伤模型 · 57
5.4.3 李和芬维斯（Lee and Fenves）塑性损伤模型 58
5.4.4 单元尺寸效应 · 60
5.4.5 残余应变损伤模型 · 63
5.5 钢筋与混凝土相互作用 67
5.5.1 分布式钢筋模型 · 67
5.5.2 基于分布式钢筋模型的单元配筋率计算 · 68
6 高坝抗震高性能并行计算 72
6.1 引言 72
6.2 高坝抗震并行软件研发 72
6.2.1 区域分解法 · 72
6.2.2 显式格式的波动方程重叠型区域分解法 · 73
6.2.3 有限元网格区域分割 · 74
6.2.4 包含接触边界的区域分割 · 74
6.2.5 并行计算结构 · 74
6.2.6 MPI 程序结构及其执行过程 · 76
6.2.7 计算流程 · 76
6.2.8 并行程序性能评价指标 · 77
6.3 “天河一号”超级计算机及其运行环境 78
6.3.1 “天河一号”超级计算机 78
6.3.2 “天河一号”（TH ? 1A）大系统运行环境 79
6.4 并行性能测试 79
7 高混凝土坝 ? 地基体系抗震分析及安全评价 82
7.1 柯依那重力坝震情检验 82
7.1.1 有限元模型 · 82
7.1.2 结果分析 · 83
7.2 沙牌拱坝震情检验 85
7.2.1 工程概况 · 85
7.2.2 有限元建模 · 85
7.2.3 结果分析 · 89
7.3 高重力坝坝体 ? 钢筋相互作用的地震损伤分析及安全评价 91
7.3.1 有限元模型 · 92
7.3.2 计算方案 · 94
7.3.3 计算结果及其分析 · 95
7.4 基于震后静力抗滑稳定的高重力坝抗震分析及安全评价 97
7.4.1 关于可信地震（MCE）下重力坝安全评价标准 · 97
7.4.2 有限元模型 · 98
7.4.3 计算方案 100
7.4.4 计算结果及其分析 100
7.5 高拱坝地震损伤分析及安全评价 105
7.5.1 有限元模型 105
7.5.2 计算方案 108
7.5.3 计算结果及其分析 108
7.6 高拱坝 ? 坝肩滑块 ? 地基系统抗震稳定分析及安全评价 114
7.6.1 有限元模型 115
7.6.2 计算方案 117
7.6.3 计算结果及其分析 117
参考文献 124
前言
1 概述 · 1
1.1 背景与意义 1
1.2 典型重力坝和拱坝震害 1
1.3 国内外研究现状及发展动态 4
2 动力学方程时域数值计算方法 · 8
2.1 引言 8
2.2 隐式方法 8
2.3 显式方法 9
2.3.1 中心差分法 9
2.3.2 中心差分与单边差分相结合 9
2.3.3 中心差分与纽马克常平均加速度结合 · 10
2.4 两种方法对比 10
3 黏弹性人工边界及其地震动输入 11
3.1 引言 11
3.2 黏弹性人工边界 12
3.3 地震动输入 13
3.3.1 均匀介质地震动输入 · 13
3.3.2 成层状介质地震动输入 · 14
3.4 人工边界节点荷载计算方法 15
3.4.1 均匀介质边界节点荷载 · 16
3.4.2 成层状介质边界节点荷载 · 19
3.5 算例验证 21
3.5.1 黏弹性边界吸能效果验证 · 21
3.5.2 地震动输入验证 · 22
3.6 地基模量对高拱坝地基地震能量逸散影响研究 24
3.6.1 有限元模型 · 24
3.6.2 计算方案 · 26
3.6.3 计算结果分析 · 26
4 基于拉格朗日乘子的动接触模型 29
4.1 引言 · 29
4.2 接触面约束条件 · 29
4.3 接触模型 · 30
4.4 工程中复杂接触面的模拟 · 33
4.4.1 考虑横缝键槽理想作用的模拟 · 33
4.4.2 考虑分缝自重的横缝模拟 · 33
4.4.3 考虑接触面上初始黏聚力的模拟 · 34
4.4.4 考虑接触面上初始强度的模拟 · 35
4.5 自重施加方式对高拱坝地震反应的影响 36
4.5.1 有限元模型 · 36
4.5.2 计算方案 · 38
4.5.3 计算结果及其分析 · 38
4.6 横缝切向错动对高拱坝地震反应的影响 42
4.6.1 计算方案 · 42
4.6.2 计算结果及其分析 · 42
5 混凝土与基岩材料非线性模型 47
5.1 引言 · 47
5.2 应力分析中几个常用定义 · 47
5.2.1 应力分量及其不变量 · 47
5.2.2 偏应力分量及其不变量 · 48
5.3 弹塑性力学模型 · 48
5.3.1 弹塑性力学模型概述 · 48
5.3.2 两种典型屈服模型 · 50
5.3.3 本构积分数值算法 · 52
5.4 损伤力学模型 · 55
5.4.1 损伤力学概述 · 55
5.4.2 弹性损伤模型 · 57
5.4.3 李和芬维斯（Lee and Fenves）塑性损伤模型 58
5.4.4 单元尺寸效应 · 60
5.4.5 残余应变损伤模型 · 63
5.5 钢筋与混凝土相互作用 67
5.5.1 分布式钢筋模型 · 67
5.5.2 基于分布式钢筋模型的单元配筋率计算 · 68
6 高坝抗震高性能并行计算 72
6.1 引言 72
6.2 高坝抗震并行软件研发 72
6.2.1 区域分解法 · 72
6.2.2 显式格式的波动方程重叠型区域分解法 · 73
6.2.3 有限元网格区域分割 · 74
6.2.4 包含接触边界的区域分割 · 74
6.2.5 并行计算结构 · 74
6.2.6 MPI 程序结构及其执行过程 · 76
6.2.7 计算流程 · 76
6.2.8 并行程序性能评价指标 · 77
6.3 “天河一号”超级计算机及其运行环境 78
6.3.1 “天河一号”超级计算机 78
6.3.2 “天河一号”（TH ? 1A）大系统运行环境 79
6.4 并行性能测试 79
7 高混凝土坝 ? 地基体系抗震分析及安全评价 82
7.1 柯依那重力坝震情检验 82
7.1.1 有限元模型 · 82
7.1.2 结果分析 · 83
7.2 沙牌拱坝震情检验 85
7.2.1 工程概况 · 85
7.2.2 有限元建模 · 85
7.2.3 结果分析 · 89
7.3 高重力坝坝体 ? 钢筋相互作用的地震损伤分析及安全评价 91
7.3.1 有限元模型 · 92
7.3.2 计算方案 · 94
7.3.3 计算结果及其分析 · 95
7.4 基于震后静力抗滑稳定的高重力坝抗震分析及安全评价 97
7.4.1 关于可信地震（MCE）下重力坝安全评价标准 · 97
7.4.2 有限元模型 · 98
7.4.3 计算方案 100
7.4.4 计算结果及其分析 100
7.5 高拱坝地震损伤分析及安全评价 105
7.5.1 有限元模型 105
7.5.2 计算方案 108
7.5.3 计算结果及其分析 108
7.6 高拱坝 ? 坝肩滑块 ? 地基系统抗震稳定分析及安全评价 114
7.6.1 有限元模型 115
7.6.2 计算方案 117
7.6.3 计算结果及其分析 117
参考文献 124
